On va commencer par réaliser les expériences sans se soucier des incertitudes de mesure pour apprendre à utiliser le matériel d’optique. Le compte-rendu est un compte-rendu écrit qui fera suite à l’étude préliminéaire précédente.
2. (TP) Présentation rapide du matériel#
2.1. Détermination rapide du type de lentille (20mn)#
On se propose d’utiliser deux méthodes pour déterminer le type de lentille :
sa forme
l’observation d’un objet lointain.
Prenez deux lentilles de distance focale connues, l’une convergente et l’autre divergente.
2.1.1. Forme de la lentille#
Observer la forme des deux lentilles et commenter la concavité des deux faces. Expliquer comment faire la différence entre une lentille convergente et une lentille divergente.
2.1.2. Observation d’un objet lointain.#
Observer un objet lointain. Grâce à l’étude préliminaire, vérifier que vous pouvez distinguer une lentille convergente d’une lentille divergente. Expliquer clairement la méthode.
Question supplémentaire : Pourquoi faut-il tendre le bras quand on observe à travers une lentille convergente ?
Prendre une lentille de distance focale inconnue et déterminer son type. Rendre compte de votre étude.
2.2. Instruments d’optique (40mn)#
Pour cette partie et pour les suivantes, vous prendrez toujours la même lentille convergente de manière à pouvoir comparer les méthodes et leur précision par la suite.
2.2.1. Exemple d’utilisation.#
Rappel : On veut déterminer la distance focale d’une lentille convergente en utilisant un objet à l’infini qu’on va simuler.
2.2.1.1. Utilisation d’un écran#
Les vidéo des réglages sont disponibles ici
Régler l’instrument 2 choisi dans l’étude préliminaire.
Utiliser l’instrument 2 pour régler l’instrument 1 (utiliser une lentille de distance focale +50mm et l’objet de précision pour construire l’instrument 1).
Réaliser le reste du montage en utilisant le schéma de montage que vous avez proposé.
Mesurer les deux grandeurs
et choisie dans votre protocole et en déduire . Si aucun calcul d’incertitude n’est demandé, commencer à observer les éléments qui causent une variabilité de la mesure.
2.2.1.2. Utilisation d’un viseur.#
Pensez à enlever l’écran.
Viser la lentille (un des bords) avec le viseur et mesurer la première grandeur notée
Reculer le viseur pour viser l’image avec le viseur et mesurer la deuxième grandeur notée
. Si aucun calcul d’incertitude n’est demandé, commencer à observer les éléments qui causent une variabilité de la mesure.En déduire
.
2.2.1.3. Comparaison qualitative.#
Sans entrer dans le détail des estimations, commenter les éléments qui occasionnent une incertitude sur les mesures de
2.2.2. Conclusion#
Vous avez ainsi appris à utiliser les trois instruments principaux : lunette, collimateur et viseur.
Important
On retiendra :
La méthode d’utilisation du viseur pour mesurer une distance entre deux objets grâce à deux mesures de position du cavalier du viseur.
Les intérêts du viseur dans les mesures de distance.
La méthode de réglage d’une lunette et son utilisation pour régler un collimateur.
3. (TP) Focométrie : Etude semi-quantitative#
3.1. Utilisation des relations de Descartes (1h)#
Vous allez réaliser le protocole que vous avez mis en place dans l’étude préliminaire.
Réaliser le protocole et rendre compte des résultats de mesurage (sans leur incertitude) pour chaque mesurande directe.
Déduire les distances algébriques
et puis la distance . Rendre compte du résultat obtenu. Commenter
3.2. Utilisation des relations de Bessel (1h)#
Vous allez réaliser le protocole que vous avez mis en place dans l’étude préliminaire.
Réaliser le protocole et rendre compte des résultats de mesurage (sans leur incertitude) pour chaque mesurande directe.
Déduire les distances
et puis la distance . Rendre compte du résultat obtenu. Commenter